面試官：說一下紅鎖RedLock的實現(xiàn)原理？
RedLock 是一種分布式鎖的實現(xiàn)算法，由 Redis 的作者 Salvatore Sanfilippo（也稱為 Antirez）提出，主要用于解決在分布式系統(tǒng)中實現(xiàn)可靠鎖的問題。在 Redis 單獨節(jié)點的基礎上，RedLock 使用了多個獨立的 Redis 實例（通常建議是奇數(shù)個，比如 5 個），共同協(xié)作來提供更強健的分布式鎖服務。
“
RedLock 算法旨在解決單個 Redis 實例作為分布式鎖時可能出現(xiàn)的單點故障問題，通過在多個獨立運行的 Redis 實例上同時獲取鎖的方式來提高鎖服務的可用性和安全性。
RedLock 具備以下主要特性：
- 互斥性：在任何時間，只有一個客戶端可以獲得鎖，確保了資源的互斥訪問。
- 避免死鎖：通過為鎖設置一個較短的過期時間，即使客戶端在獲得鎖后由于網(wǎng)絡故障等原因未能按時釋放鎖，鎖也會因為過期而自動釋放，避免了死鎖的發(fā)生。
- 容錯性：即使一部分 Redis 節(jié)點宕機，只要大多數(shù)節(jié)點（即過半數(shù)以上的節(jié)點）仍在線，RedLock 算法就能繼續(xù)提供服務，并確保鎖的正確性。
1.RedLock 實現(xiàn)思路
RedLock 是對集群的每個節(jié)點進行加鎖，如果大多數(shù)節(jié)點（N/2+1）加鎖成功，則才會認為加鎖成功。
這樣即使集群中有某個節(jié)點掛掉了，因為大部分集群節(jié)點都加鎖成功了，所以分布式鎖還是可以繼續(xù)使用的。
2.工作流程
RedLock 算法的工作流程大致如下：
- 客戶端向多個獨立的 Redis 實例嘗試獲取鎖，設置鎖的過期時間非常短。
- 如果客戶端能在大部分節(jié)點上成功獲取鎖，并且所花費的時間小于鎖的過期時間的一半，那么認為客戶端成功獲取到了分布式鎖。
- 當客戶端完成對受保護資源的操作后，它需要向所有曾獲取鎖的 Redis 實例釋放鎖。
- 若在釋放鎖的過程中，客戶端因故無法完成，由于設置了鎖的過期時間，鎖最終會自動過期釋放，避免了死鎖。
3.基本使用
在 Java 開發(fā)中，可以使用 Redisson 框架很方便的實現(xiàn) RedLock，具體操作代碼如下：
import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RedisClient;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;
import org.redisson.redisson.RedissonRedLock;
public class RedLockDemo {
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建 Redisson 客戶端配置
Config config = new Config();
config.useClusterServers()
.addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6379",
"redis://127.0.0.1:6380",
"redis://127.0.0.1:6381"); // 假設有三個 Redis 節(jié)點
// 創(chuàng)建 Redisson 客戶端實例
RedissonClient redissonClient = Redisson.create(config);
// 創(chuàng)建 RedLock 對象
RedissonRedLock redLock = redissonClient.getRedLock("resource");
try {
// 嘗試獲取分布式鎖，最多嘗試 5 秒獲取鎖，并且鎖的有效期為 5000 毫秒
boolean lockAcquired = redLock.tryLock(5, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);
if (lockAcquired) {
// 加鎖成功，執(zhí)行業(yè)務代碼...
} else {
System.out.println("Failed to acquire the lock!");
}
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
System.err.println("Interrupted while acquiring the lock");
} finally {
// 無論是否成功獲取到鎖，在業(yè)務邏輯結(jié)束后都要釋放鎖
if (redLock.isLocked()) {
redLock.unlock();
}
// 關(guān)閉 Redisson 客戶端連接
redissonClient.shutdown();
}
}
}4.實現(xiàn)原理
“Redisson 中的 RedLock 是基于 RedissonMultiLock（聯(lián)鎖）實現(xiàn)的。
RedissonMultiLock 是 Redisson 提供的一種分布式鎖類型，它可以同時操作多個鎖，以達到對多個鎖進行統(tǒng)一管理的目的。聯(lián)鎖的操作是原子性的，即要么全部鎖住，要么全部解鎖。這樣可以保證多個鎖的一致性。
RedissonMultiLock 使用示例如下：
import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;
import org.redisson.multi.MultiLock;
public class RedissonMultiLockDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 創(chuàng)建 Redisson 客戶端
Config config = new Config();
config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379");
RedissonClient redisson = Redisson.create(config);
// 創(chuàng)建多個分布式鎖實例
RLock lock1 = redisson.getLock("lock1");
RLock lock2 = redisson.getLock("lock2");
RLock lock3 = redisson.getLock("lock3");
// 創(chuàng)建 RedissonMultiLock 對象
MultiLock multiLock = new MultiLock(lock1, lock2, lock3);
// 加鎖
multiLock.lock();
try {
// 執(zhí)行任務
System.out.println("Lock acquired. Task started.");
Thread.sleep(3000);
System.out.println("Task finished. Releasing the lock.");
} finally {
// 釋放鎖
multiLock.unlock();
}
// 關(guān)閉客戶端連接
redisson.shutdown();
}
}在示例中，我們首先創(chuàng)建了一個 Redisson 客戶端并連接到 Redis 服務器。然后，我們使用 redisson.getLock 方法創(chuàng)建了多個分布式鎖實例。接下來，我們通過傳入這些鎖實例來創(chuàng)建了 RedissonMultiLock 對象。
說回正題，RedissonRedLock 是基于 RedissonMultiLock 實現(xiàn)的這點，可以從繼承關(guān)系看出。
RedissonRedLock 繼承自 RedissonMultiLock，核心實現(xiàn)源碼如下：
public class RedissonRedLock extends RedissonMultiLock {
public RedissonRedLock(RLock... locks) {
super(locks);
}
/**
* 鎖可以失敗的次數(shù)，鎖的數(shù)量-鎖成功客戶端最小的數(shù)量
*/
@Override
protected int failedLocksLimit() {
return locks.size() - minLocksAmount(locks);
}
/**
* 鎖的數(shù)量 / 2 + 1，例如有3個客戶端加鎖，那么最少需要2個客戶端加鎖成功
*/
protected int minLocksAmount(final List<RLock> locks) {
return locks.size()/2 + 1;
}
/**
* 計算多個客戶端一起加鎖的超時時間，每個客戶端的等待時間
*/
@Override
protected long calcLockWaitTime(long remainTime) {
return Math.max(remainTime / locks.size(), 1);
}
@Override
public void unlock() {
unlockInner(locks);
}
}從上述源碼可以看出，Redisson 中的 RedLock 是基于 RedissonMultiLock（聯(lián)鎖）實現(xiàn)的，當 RedLock 是對集群的每個節(jié)點進行加鎖，如果大多數(shù)節(jié)點，也就是 N/2+1 個節(jié)點加鎖成功，則認為 RedLock 加鎖成功。
5.存在問題
RedLock 主要存在以下兩個問題：
- 性能問題：RedLock 要等待大多數(shù)節(jié)點返回之后，才能加鎖成功，而這個過程中可能會因為網(wǎng)絡問題，或節(jié)點超時的問題，影響加鎖的性能。
- 并發(fā)安全性問題：當客戶端加鎖時，如果遇到 GC 可能會導致加鎖失效，但 GC 后誤認為加鎖成功的安全事故，例如以下流程：
- 客戶端 A 請求 3 個節(jié)點進行加鎖。
- 在節(jié)點回復處理之前，客戶端 A 進入 GC 階段（存在 STW，全局停頓）。
- 之后因為加鎖時間的原因，鎖已經(jīng)失效了。
- 客戶端 B 請求加鎖（和客戶端 A 是同一把鎖），加鎖成功。
- 客戶端 A GC 完成，繼續(xù)處理前面節(jié)點的消息，誤以為加鎖成功。
- 此時客戶端 B 和客戶端 A 同時加鎖成功，出現(xiàn)并發(fā)安全性問題。
6.已廢棄的 RedLock
因為 RedLock 存在的問題爭議較大，且沒有完美的解決方案，所以 Redisson 中已經(jīng)廢棄了 RedLock，這一點在 Redisson 官方文檔中能找到，如下圖所示：
